JPH0567835A - 半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置の製造方法Info
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- JPH0567835A JPH0567835A JP10951991A JP10951991A JPH0567835A JP H0567835 A JPH0567835 A JP H0567835A JP 10951991 A JP10951991 A JP 10951991A JP 10951991 A JP10951991 A JP 10951991A JP H0567835 A JPH0567835 A JP H0567835A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体超格子構造からなるＭＱＷ活性層の一
部を自己整合的に無秩序化する。 【構成】 基板２１上に下クラッド層２２、半導体超格
子構造のＭＱＷ活性層３３、上クラッド層３４、コンタ
クト層３５を形成し、高温において上記半導体超格子構
造を無秩序化する作用をもった物質を含む薄膜３６Ａ、
３６Ｂを共振器端面に形成し、加熱処理により共振器端
面３８Ａ、３８Ｂ近傍の活性層の超格子構造を無秩序化
して無秩序化領域３７Ａ、３７Ｂからなる窓領域を構成
することを特徴としている。
部を自己整合的に無秩序化する。 【構成】 基板２１上に下クラッド層２２、半導体超格
子構造のＭＱＷ活性層３３、上クラッド層３４、コンタ
クト層３５を形成し、高温において上記半導体超格子構
造を無秩序化する作用をもった物質を含む薄膜３６Ａ、
３６Ｂを共振器端面に形成し、加熱処理により共振器端
面３８Ａ、３８Ｂ近傍の活性層の超格子構造を無秩序化
して無秩序化領域３７Ａ、３７Ｂからなる窓領域を構成
することを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高出力動作が可能な
いわゆる窓構造半導体レーザ装置に係り、特に活性層が
超格子構造からなる半導体レーザ装置であって、その窓
領域が自己整合的に形成された窓構造をもった半導体レ
ーザ装置の製造方法に関するものである。
いわゆる窓構造半導体レーザ装置に係り、特に活性層が
超格子構造からなる半導体レーザ装置であって、その窓
領域が自己整合的に形成された窓構造をもった半導体レ
ーザ装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の高出力動作が可能ないわゆ
る窓構造をもった半導体レーザ装置で、特に活性層が超
格子構造からなる半導体レーザ装置の断面構造図であ
る。同図において、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にはｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ下クラッド層２、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格
子構造からなる活性層３、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド
層４、およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層５がこの順序で
形成されている。図４のコンタクト層５の表面の両端部
からＺｎが拡散されてＺｎ拡散領域６、６が形成され、
このＺｎ拡散によって活性層３の超格子構造の両端部が
無秩序化されて無秩序化領域７、７′が形成される。無
秩序化領域７、７′の端部はそれぞれレーザの共振器端
面８、８′を構成している。
る窓構造をもった半導体レーザ装置で、特に活性層が超
格子構造からなる半導体レーザ装置の断面構造図であ
る。同図において、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にはｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ下クラッド層２、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格
子構造からなる活性層３、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド
層４、およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層５がこの順序で
形成されている。図４のコンタクト層５の表面の両端部
からＺｎが拡散されてＺｎ拡散領域６、６が形成され、
このＺｎ拡散によって活性層３の超格子構造の両端部が
無秩序化されて無秩序化領域７、７′が形成される。無
秩序化領域７、７′の端部はそれぞれレーザの共振器端
面８、８′を構成している。
【０００３】図４の半導体レーザ装置は例えば図５、図
６に示すようにして構成される。即ち、図５に示すよう
に、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓ下クラ
ッド層２、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造からなる
活性層３、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド層４、およびｐ
−ＧａＡｓコンタクト層５を順次成長させる。次に、ｐ
−ＧａＡｓコンタクト層５上に例えばＳｉ3 Ｎ4 フイル
ムをデポジットした後、ホトリソグラフイ技術を用いて
所定のパターンのマスク９を形成して半導体レーザチッ
プを構成する。
６に示すようにして構成される。即ち、図５に示すよう
に、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓ下クラ
ッド層２、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造からなる
活性層３、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド層４、およびｐ
−ＧａＡｓコンタクト層５を順次成長させる。次に、ｐ
−ＧａＡｓコンタクト層５上に例えばＳｉ3 Ｎ4 フイル
ムをデポジットした後、ホトリソグラフイ技術を用いて
所定のパターンのマスク９を形成して半導体レーザチッ
プを構成する。
【０００４】次いで、上記半導体レーザチップの上記マ
スクで覆われていない部分からＺｎを拡散させて、無秩
序化領域６０、６０を形成し、マスク９を除去した後、
図６に示すように、無秩序化領域６０、６０の中央部で
厚さ方向にへき開して図４に示すような半導体レーザ装
置を得る。
スクで覆われていない部分からＺｎを拡散させて、無秩
序化領域６０、６０を形成し、マスク９を除去した後、
図６に示すように、無秩序化領域６０、６０の中央部で
厚さ方向にへき開して図４に示すような半導体レーザ装
置を得る。
【０００５】図７（ａ）、（ｂ）はＪ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．６４（７）、１ Ｏｃｔｏｖｅｒ １９８８，ｐ
ｐ．３４３９〜３４４４に記載されたＧａＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓからなる超格子構造を選択的に無秩序化する他の
方法を示す図である。特に図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ
部分の部分拡大断面図である。コンピュータ制御Ｘ−Ｙ
ステージ（図示せず）上には超格子構造を含む半導体レ
ーザチップ１０が載置されている。半導体レーザチップ
１０の表面には予めＳｉ3 Ｎ4 膜１３が形成されてお
り、該Ｓｉ3 Ｎ4 膜１３が形成された半導体レーザチッ
プ１０の表面上の所定位置にＡｒレーザ光４０をミラー
３０および集光レンズ２０を介して照射する。半導体レ
ーザチップ基板１０の表面部のＡｒレーザ光が照射され
た領域では、Ａｒレーザ光が吸収されて部分的に発熱し
て高温になり、Ｓｉ3 Ｎ4 膜１３中のＳｉが超格子層１
１中に拡散し、それによって上記超格子層１１を構成す
るＧａＡｓとＡｌＧａＡｓの相互拡散が促進され、超格
子層１１中に無秩序化された領域１２が形成される。半
導体レーザチップ１０を載置しているＸ−Ｙステージを
摺動させることによって無秩序化される領域のパターン
を自由に描くことができる。図７（ｂ）においても、無
秩序化領域１２の中央部で半導体レーザチップ１０の厚
さ方向にへき開することにより、図４と同様な半導体レ
ーザ装置が得られる。
ｙｓ．６４（７）、１ Ｏｃｔｏｖｅｒ １９８８，ｐ
ｐ．３４３９〜３４４４に記載されたＧａＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓからなる超格子構造を選択的に無秩序化する他の
方法を示す図である。特に図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ
部分の部分拡大断面図である。コンピュータ制御Ｘ−Ｙ
ステージ（図示せず）上には超格子構造を含む半導体レ
ーザチップ１０が載置されている。半導体レーザチップ
１０の表面には予めＳｉ3 Ｎ4 膜１３が形成されてお
り、該Ｓｉ3 Ｎ4 膜１３が形成された半導体レーザチッ
プ１０の表面上の所定位置にＡｒレーザ光４０をミラー
３０および集光レンズ２０を介して照射する。半導体レ
ーザチップ基板１０の表面部のＡｒレーザ光が照射され
た領域では、Ａｒレーザ光が吸収されて部分的に発熱し
て高温になり、Ｓｉ3 Ｎ4 膜１３中のＳｉが超格子層１
１中に拡散し、それによって上記超格子層１１を構成す
るＧａＡｓとＡｌＧａＡｓの相互拡散が促進され、超格
子層１１中に無秩序化された領域１２が形成される。半
導体レーザチップ１０を載置しているＸ−Ｙステージを
摺動させることによって無秩序化される領域のパターン
を自由に描くことができる。図７（ｂ）においても、無
秩序化領域１２の中央部で半導体レーザチップ１０の厚
さ方向にへき開することにより、図４と同様な半導体レ
ーザ装置が得られる。
【０００６】図５および図６、あるいは図７の方法によ
って製造された半導体レーザ装置を図４の半導体レーザ
装置によって代表的に示す。図４の半導体レーザ装置に
おいて、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５およびｎ−ＧａＡ
ｓ基板１をそれぞれ動作用電源に接続して、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層５とｎ−ＧａＡｓ基板１との間に電流を
流すと、活性層３内で発光し、活性層３および２個の共
振器端面８、８′からなる導波路が共振器として作用し
て発振状態に入る。この際、活性層３を構成するＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造がＺｎ拡散により無秩序化
された領域７、７′では、そのバンドギャップがＧａＡ
ｓのそれより大きくなっているから、活性層３内で発光
したレーザ光は吸収されることなく放射される。従っ
て、上記無秩序化領域７、７′での発熱が極めて少な
く、高出力動作が可能である。
って製造された半導体レーザ装置を図４の半導体レーザ
装置によって代表的に示す。図４の半導体レーザ装置に
おいて、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５およびｎ−ＧａＡ
ｓ基板１をそれぞれ動作用電源に接続して、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層５とｎ−ＧａＡｓ基板１との間に電流を
流すと、活性層３内で発光し、活性層３および２個の共
振器端面８、８′からなる導波路が共振器として作用し
て発振状態に入る。この際、活性層３を構成するＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造がＺｎ拡散により無秩序化
された領域７、７′では、そのバンドギャップがＧａＡ
ｓのそれより大きくなっているから、活性層３内で発光
したレーザ光は吸収されることなく放射される。従っ
て、上記無秩序化領域７、７′での発熱が極めて少な
く、高出力動作が可能である。
【０００７】図８は図５および図６に示す従来の製造方
法と実質的に同様な製造方法によって作られた半導体レ
ーザ装置の他の例を示す。同図で、２１はｎ−ＧａＡａ
基板、２２はｎ−ＡｌＧａＡｓ下クラッド層、２３はＧ
ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造からなる多重量子井戸
（ＭＱＷ）活性層、２４はｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド
層、２５はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、２６はｐ側電
極、２７はｎ側電極である。
法と実質的に同様な製造方法によって作られた半導体レ
ーザ装置の他の例を示す。同図で、２１はｎ−ＧａＡａ
基板、２２はｎ−ＡｌＧａＡｓ下クラッド層、２３はＧ
ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造からなる多重量子井戸
（ＭＱＷ）活性層、２４はｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド
層、２５はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、２６はｐ側電
極、２７はｎ側電極である。
【０００８】図８の半導体レーザ装置は、図５および図
６に示す方法と同様な方法で上クラッド層２４の表面の
所定部分にＺｎを拡散してＺｎ拡散領域２８を形成し、
これによってＭＱＷ活性層２３の一部を無秩序化して、
無秩序化領域２９を形成する。無秩序化領域２９は、活
性層２８からの発振波長λοに相当するエネルギーより
も広い禁止帯幅とした所謂窓領域となる部分である。図
６に示したように、Ｚｎの拡散領域で厚さ方向にへき開
して図８に示すような窓構造の半導体レーザ装置が得ら
れる。
６に示す方法と同様な方法で上クラッド層２４の表面の
所定部分にＺｎを拡散してＺｎ拡散領域２８を形成し、
これによってＭＱＷ活性層２３の一部を無秩序化して、
無秩序化領域２９を形成する。無秩序化領域２９は、活
性層２８からの発振波長λοに相当するエネルギーより
も広い禁止帯幅とした所謂窓領域となる部分である。図
６に示したように、Ｚｎの拡散領域で厚さ方向にへき開
して図８に示すような窓構造の半導体レーザ装置が得ら
れる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図４および図８に示す
ような構造の半導体レーザ装置を製造するための図５お
よび図６に示すような従来の製造方法では、前述のよう
に超格子層からなる活性層を無秩序化するためにｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層５あるいはｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラ
ッド層４の表面からＺｎをｎ−ＡｌＧａＡｓ下クラッド
層２に達するまで拡散していたが、拡散深さがかなり深
いため、拡散のための熱処理を長時間行う必要があり、
このため、Ｚｎを拡散していない領域の超格子構造まで
が無秩序化してしまう可能性があった。また、Ｚｎを拡
散して無秩序化領域７、７′あるいは２９を形成する場
合、該無秩序化領域７、７′、２９の幅ａ（図４、図
６）は拡散深さの約１／２より小さくすることができな
かった。無秩序化領域の幅が広くなると、レーザ光の非
点収差が大きくなる等、種々のレーザ特性に悪影響を及
ぼすことになる。さらに、Ｚｎを拡散した後、半導体レ
ーザチップを図５の無秩序化領域６０、６０の中央部で
へき開して個々の装置に分離する必要があるが、この
際、半導体レーザチップを上記無秩序化領域７、７′の
中央部でうまくへき開できないと、Ｚｎの拡散で形成し
た所望の窓構造が得られず、歩留りが低下するという問
題があった。
ような構造の半導体レーザ装置を製造するための図５お
よび図６に示すような従来の製造方法では、前述のよう
に超格子層からなる活性層を無秩序化するためにｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層５あるいはｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラ
ッド層４の表面からＺｎをｎ−ＡｌＧａＡｓ下クラッド
層２に達するまで拡散していたが、拡散深さがかなり深
いため、拡散のための熱処理を長時間行う必要があり、
このため、Ｚｎを拡散していない領域の超格子構造まで
が無秩序化してしまう可能性があった。また、Ｚｎを拡
散して無秩序化領域７、７′あるいは２９を形成する場
合、該無秩序化領域７、７′、２９の幅ａ（図４、図
６）は拡散深さの約１／２より小さくすることができな
かった。無秩序化領域の幅が広くなると、レーザ光の非
点収差が大きくなる等、種々のレーザ特性に悪影響を及
ぼすことになる。さらに、Ｚｎを拡散した後、半導体レ
ーザチップを図５の無秩序化領域６０、６０の中央部で
へき開して個々の装置に分離する必要があるが、この
際、半導体レーザチップを上記無秩序化領域７、７′の
中央部でうまくへき開できないと、Ｚｎの拡散で形成し
た所望の窓構造が得られず、歩留りが低下するという問
題があった。
【００１０】図７の製造方法では、Ｘ−Ｙステージによ
り無秩序化すべき領域にＡｒレーザ光を位置合わせして
照射する必要があり、その位置合わせが困難で、充分な
精度が得られず、また集光レンズ２０と半導体基板１０
との間の距離を精度よく設定するのが困難である等の欠
点があった。
り無秩序化すべき領域にＡｒレーザ光を位置合わせして
照射する必要があり、その位置合わせが困難で、充分な
精度が得られず、また集光レンズ２０と半導体基板１０
との間の距離を精度よく設定するのが困難である等の欠
点があった。
【００１１】この発明は上記のような従来の製造方法の
欠点を解消することを目的とするもので、半導体超格子
構造からなるＭＱＷ活性層の一部を自己整合的に無秩序
化することができる半導体レーザ装置の製造方法を提供
することを目的とする。
欠点を解消することを目的とするもので、半導体超格子
構造からなるＭＱＷ活性層の一部を自己整合的に無秩序
化することができる半導体レーザ装置の製造方法を提供
することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明による半導体レ
ーザ装置の製造方法は、高温において半導体超格子構造
からなるＭＱＷ活性層の一部を無秩序化する作用をもっ
た物質を含む薄膜を、半導体レーザ装置の共振器端面に
形成し、該半導体レーザ装置、好ましくは無秩序化すべ
き共振器端面の領域を局部的に加熱して、上記共振器端
面近傍の活性層の部分を無秩序化する。
ーザ装置の製造方法は、高温において半導体超格子構造
からなるＭＱＷ活性層の一部を無秩序化する作用をもっ
た物質を含む薄膜を、半導体レーザ装置の共振器端面に
形成し、該半導体レーザ装置、好ましくは無秩序化すべ
き共振器端面の領域を局部的に加熱して、上記共振器端
面近傍の活性層の部分を無秩序化する。
【００１３】
【作用】活性層の一部を無秩序化する作用をもった物質
を含む薄膜を半導体レーザ装置の共振器端面に形成した
後これを加熱すると、薄膜を構成する物質が超格子構造
の活性層に拡散するか、あるいは超格子構造からなるＭ
ＱＷ活性層を構成する物質中のＧａが上記薄膜中へとり
込まれることにより、レーザ共振器端面近傍の活性層が
局部的に且つ自己整合的に無秩序化される。
を含む薄膜を半導体レーザ装置の共振器端面に形成した
後これを加熱すると、薄膜を構成する物質が超格子構造
の活性層に拡散するか、あるいは超格子構造からなるＭ
ＱＷ活性層を構成する物質中のＧａが上記薄膜中へとり
込まれることにより、レーザ共振器端面近傍の活性層が
局部的に且つ自己整合的に無秩序化される。
【００１４】
【実施例】第１の実施例 図１に示す半導体レーザ装置において、ｎ−ＧａＡｓ基
板３１上にはｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ下クラッド層３
２、ＧａＡｓ／ＡｌxＧａ1-x Ａｓ超格子構造からなる
活性層３３、ｐ−ＡｌxＧａ1-x Ａｓ上クラッド層３
４、およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層３５がこの順序で
形成されている。半導体レーザ装置の両端面にはＺｎＯ
膜３６Ａ、３６Ｂが形成されており、超格子構造３３の
端部には上記ＺｎＯ膜３６Ａ、３６Ｂ中のＺｎの拡散に
より無秩序化領域３７Ａ、３７Ｂが誘起されている。無
秩序化領域３７Ａ、３７Ｂの端部にはレーザ発振部の共
振器端面３８Ａ、３８Ｂが構成されている。
板３１上にはｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ下クラッド層３
２、ＧａＡｓ／ＡｌxＧａ1-x Ａｓ超格子構造からなる
活性層３３、ｐ−ＡｌxＧａ1-x Ａｓ上クラッド層３
４、およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層３５がこの順序で
形成されている。半導体レーザ装置の両端面にはＺｎＯ
膜３６Ａ、３６Ｂが形成されており、超格子構造３３の
端部には上記ＺｎＯ膜３６Ａ、３６Ｂ中のＺｎの拡散に
より無秩序化領域３７Ａ、３７Ｂが誘起されている。無
秩序化領域３７Ａ、３７Ｂの端部にはレーザ発振部の共
振器端面３８Ａ、３８Ｂが構成されている。
【００１５】図１の半導体レーザ装置は次のようにして
製造される。先ず、ｎ−ＧａＡｓ基板３１上にｎ−Ａｌ
x Ｇａ1-x Ａｓ下クラッド層３２、ＧａＡｓ／Ａｌx Ｇ
ａ1-xＡｓ超格子構造からなる活性層３３、ｐ−Ａｌx
Ｇａ1-x Ａｓ上クラッド層３４、およびｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層３５をこの順序で結晶成長させてなるウエハ
を通常の方法で所定の寸法にへき開した後、図２に示す
ように、その両端部に例えば通常行われているＺｎＯを
ターゲットとするスパッタリング法によりＺｎＯ膜３６
Ａ、３６Ｂを形成する。
製造される。先ず、ｎ−ＧａＡｓ基板３１上にｎ−Ａｌ
x Ｇａ1-x Ａｓ下クラッド層３２、ＧａＡｓ／Ａｌx Ｇ
ａ1-xＡｓ超格子構造からなる活性層３３、ｐ−Ａｌx
Ｇａ1-x Ａｓ上クラッド層３４、およびｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層３５をこの順序で結晶成長させてなるウエハ
を通常の方法で所定の寸法にへき開した後、図２に示す
ように、その両端部に例えば通常行われているＺｎＯを
ターゲットとするスパッタリング法によりＺｎＯ膜３６
Ａ、３６Ｂを形成する。
【００１６】次にｐ−ＧａＡｓコンタクト層３５とｎ−
ＧａＡｓ基板３１との間に電流を通ずると、ＧａＡｓ／
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ超格子構造の活性層３３においてレ
ーザ発振を生ずる。このとき、共振器端面３８Ａ、３８
Ｂの近傍では表面再結合のためこの部分を流れた電流は
発光に寄与せず、またこの部分では上記活性層３３で発
光したレーザ光を吸収して発熱する。このため、レーザ
光の吸収により活性層３３の共振器端面３８Ａ、３８Ｂ
の近傍が局部的に高温になって、側面に形成されたＺｎ
Ｏ膜３６Ａ、３６ＢからＺｎが活性層３３内に拡散し、
これによりＧａＡｓ／Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ超格子構造の
端部が局部的に無秩序化される。ＧａＡｓ／Ａｌx Ｇａ
1-x Ａｓ超格子構造が無秩序化されると、この部分がＡ
ｌＧａＡｓ層となって、活性層３３で発生したレーザ光
に対して透明になってレーザ光を吸収することがなくな
り、いわゆる窓構造となる。
ＧａＡｓ基板３１との間に電流を通ずると、ＧａＡｓ／
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ超格子構造の活性層３３においてレ
ーザ発振を生ずる。このとき、共振器端面３８Ａ、３８
Ｂの近傍では表面再結合のためこの部分を流れた電流は
発光に寄与せず、またこの部分では上記活性層３３で発
光したレーザ光を吸収して発熱する。このため、レーザ
光の吸収により活性層３３の共振器端面３８Ａ、３８Ｂ
の近傍が局部的に高温になって、側面に形成されたＺｎ
Ｏ膜３６Ａ、３６ＢからＺｎが活性層３３内に拡散し、
これによりＧａＡｓ／Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ超格子構造の
端部が局部的に無秩序化される。ＧａＡｓ／Ａｌx Ｇａ
1-x Ａｓ超格子構造が無秩序化されると、この部分がＡ
ｌＧａＡｓ層となって、活性層３３で発生したレーザ光
に対して透明になってレーザ光を吸収することがなくな
り、いわゆる窓構造となる。
【００１７】上記超格子構造の無秩序化の際、活性層３
３の共振器端面３８Ａ、３８Ｂの近傍において自ら発生
する光を吸収して発熱する領域の幅は高々１μｍにすぎ
ず、従って、無秩序化によりレーザ光に対して透明にな
って窓領域を形成する領域の幅も高々１μｍにすること
ができる。すなわち、図２の状態でｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層３５とｎ−ＧａＡｓ基板３１との間に電流を流す
と、共振器端面３８Ａ、３８Ｂで発熱するが、結晶が溶
融する温度（例えば約１０００℃）に至る前にＺｎＯか
らＺｎが拡散して図１の構造に変化し、それ以後は自ら
のレーザ光の吸収が止まって、発熱も停止するから結晶
が溶融することはない。
３の共振器端面３８Ａ、３８Ｂの近傍において自ら発生
する光を吸収して発熱する領域の幅は高々１μｍにすぎ
ず、従って、無秩序化によりレーザ光に対して透明にな
って窓領域を形成する領域の幅も高々１μｍにすること
ができる。すなわち、図２の状態でｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層３５とｎ−ＧａＡｓ基板３１との間に電流を流す
と、共振器端面３８Ａ、３８Ｂで発熱するが、結晶が溶
融する温度（例えば約１０００℃）に至る前にＺｎＯか
らＺｎが拡散して図１の構造に変化し、それ以後は自ら
のレーザ光の吸収が止まって、発熱も停止するから結晶
が溶融することはない。
【００１８】なお、上記の第１の実施例では、半導体レ
ーザ装置を構成する材料としてＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
の場合について示したが、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓやＩｎ
Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＩｎＰ、Ｉｎ
Ｐ／ＡｌＧａＩｎＡｓその他の材料を使用することもで
きる。また、無秩序化を誘起するために共振器端面にＺ
ｎＯ膜を形成したが、これ以外にＣｄＯ膜、ＭｇＯ膜、
ＢｅＯ膜、その他ｐ−ドーパントとして使用する材料を
含む膜であっても差し支えない。
ーザ装置を構成する材料としてＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
の場合について示したが、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓやＩｎ
Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＩｎＰ、Ｉｎ
Ｐ／ＡｌＧａＩｎＡｓその他の材料を使用することもで
きる。また、無秩序化を誘起するために共振器端面にＺ
ｎＯ膜を形成したが、これ以外にＣｄＯ膜、ＭｇＯ膜、
ＢｅＯ膜、その他ｐ−ドーパントとして使用する材料を
含む膜であっても差し支えない。
【００１９】
【実施例】第２の実施例 図３に示す半導体レーザ装置において、ｎ−ＧａＡｓ基
板４１上にｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ下クラッド層４２、Ｇ
ａＡｓ／Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ超格子層からなるＭＱＷ活
性層４３、ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ上クラッド層４４を
順次形成する。上クラッド層４４上にｎ−ＧａＡｓ電流
ブロック層４５、４５を形成し、該ｎ−ＧａＡｓ電流ブ
ロック層４５上にさらにｐ−ＧａＡｓコンタクト層４６
を形成する。４７はｐ側電極、４８はｎ側電極である。
図３の半導体レーザ装置の両端の共振器端面にはＳｉＯ
2 膜４９、５０が形成されている。また、一方のＳｉＯ
2膜５０の表面には高反射率の側面保護膜５１が形成さ
れている。
板４１上にｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ下クラッド層４２、Ｇ
ａＡｓ／Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ超格子層からなるＭＱＷ活
性層４３、ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ上クラッド層４４を
順次形成する。上クラッド層４４上にｎ−ＧａＡｓ電流
ブロック層４５、４５を形成し、該ｎ−ＧａＡｓ電流ブ
ロック層４５上にさらにｐ−ＧａＡｓコンタクト層４６
を形成する。４７はｐ側電極、４８はｎ側電極である。
図３の半導体レーザ装置の両端の共振器端面にはＳｉＯ
2 膜４９、５０が形成されている。また、一方のＳｉＯ
2膜５０の表面には高反射率の側面保護膜５１が形成さ
れている。
【００２０】次に図３の半導体レーザ装置における各部
の厚みとｘの値の一例を示すと次の通りである。ＳｉＯ
2 膜４９、５０の厚みはそれ程厳密ではないが、２７０
０Å程度が適当である。ｎ−Ａｌx Ｇａ1-xＡｓ下クラ
ッド層４２の厚みは０．８μｍ乃至２μｍ、ｘの値は約
０．４２である。ＭＱＷ活性層４３全体の厚みは０．０
７μｍ（７００Å）乃至０．０９μｍ（９００Å）で、
例えば最上層、最下層として厚さが約２００Å、ｘが約
０．３の層が形成され、これらの層相互間に厚さが約２
００Å、ｘの値が約０．１の層と、厚さが約３０Å乃至
４０Å、ｘの値が約０．３の層とを交互に３層乃至７層
形成してＭＱＷ超格子構造としている。ｐ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ａｓ上クラッド層４４の厚みは０．１μｍ乃至０．
３μｍ、ｘの値は約０．４２μｍである。ｎ−ＧａＡｓ
電流ブロック層４５の厚みは１μｍ乃至２μｍ、ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層４６の厚みは２μｍ乃至３μｍであ
る。
の厚みとｘの値の一例を示すと次の通りである。ＳｉＯ
2 膜４９、５０の厚みはそれ程厳密ではないが、２７０
０Å程度が適当である。ｎ−Ａｌx Ｇａ1-xＡｓ下クラ
ッド層４２の厚みは０．８μｍ乃至２μｍ、ｘの値は約
０．４２である。ＭＱＷ活性層４３全体の厚みは０．０
７μｍ（７００Å）乃至０．０９μｍ（９００Å）で、
例えば最上層、最下層として厚さが約２００Å、ｘが約
０．３の層が形成され、これらの層相互間に厚さが約２
００Å、ｘの値が約０．１の層と、厚さが約３０Å乃至
４０Å、ｘの値が約０．３の層とを交互に３層乃至７層
形成してＭＱＷ超格子構造としている。ｐ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ａｓ上クラッド層４４の厚みは０．１μｍ乃至０．
３μｍ、ｘの値は約０．４２μｍである。ｎ−ＧａＡｓ
電流ブロック層４５の厚みは１μｍ乃至２μｍ、ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層４６の厚みは２μｍ乃至３μｍであ
る。
【００２１】共振器端面にＳｉＯ2 膜４９、５０を形成
した後、該共振器端面を７００℃乃至９００℃の温度で
２乃至３時間加熱処理することにより、ＭＱＷ活性層４
３を構成する物質、この実施例ではＧａＡｓ／Ａｌx Ｇ
ａ1-x ＡｓのＧａ原子が上記ＳｉＯ2 膜にとり込まれ、
これによって活性層４３の結晶内に空格子が形成され、
共振器端面の活性層４３の一部が無秩序化される。無秩
序化領域５２、５３の深さａは０．１μｍ乃至３μｍが
適当であるが、１μｍ前後であることが好ましい。無秩
序化領域５２、５３の禁止帯の幅は、主としてレーザチ
ップ内部のＭＱＷ構造で決まるレーザ発振波長に相当す
るエネルギーよりも広くなり、所謂窓構造が得られる。
共振器端面の加熱処理により、上記のように所望のレー
ザ光出射方向５４と反対側のＳｉＯ2 膜５０側の端部の
活性層の部分にも無秩序化領域５３が形成されるが、Ｓ
ｉＯ2 膜５０側には高反射率の端面保護膜５１が設けら
れているから、ＳｉＯ2 膜５０側に向かうレーザ光は上
記端面保護膜５１で反射されてＳｉＯ2 膜４９側へ向か
い、出力レーザ光５３として出射される。場合によって
はＳｉＯ2 膜４９側のみ加熱処理して、該ＳｉＯ2 膜４
９側の共振器端面にのみ無秩序化領域５２を形成しても
よい。
した後、該共振器端面を７００℃乃至９００℃の温度で
２乃至３時間加熱処理することにより、ＭＱＷ活性層４
３を構成する物質、この実施例ではＧａＡｓ／Ａｌx Ｇ
ａ1-x ＡｓのＧａ原子が上記ＳｉＯ2 膜にとり込まれ、
これによって活性層４３の結晶内に空格子が形成され、
共振器端面の活性層４３の一部が無秩序化される。無秩
序化領域５２、５３の深さａは０．１μｍ乃至３μｍが
適当であるが、１μｍ前後であることが好ましい。無秩
序化領域５２、５３の禁止帯の幅は、主としてレーザチ
ップ内部のＭＱＷ構造で決まるレーザ発振波長に相当す
るエネルギーよりも広くなり、所謂窓構造が得られる。
共振器端面の加熱処理により、上記のように所望のレー
ザ光出射方向５４と反対側のＳｉＯ2 膜５０側の端部の
活性層の部分にも無秩序化領域５３が形成されるが、Ｓ
ｉＯ2 膜５０側には高反射率の端面保護膜５１が設けら
れているから、ＳｉＯ2 膜５０側に向かうレーザ光は上
記端面保護膜５１で反射されてＳｉＯ2 膜４９側へ向か
い、出力レーザ光５３として出射される。場合によって
はＳｉＯ2 膜４９側のみ加熱処理して、該ＳｉＯ2 膜４
９側の共振器端面にのみ無秩序化領域５２を形成しても
よい。
【００２２】図３の半導体レーザ装置の共振器端面の加
熱処理としては、上記共振器端面の外部から加熱しても
よいし、図１および図２の製造方法に関して説明したよ
うに、電極４７、４８間に動作電流を流して、当該半導
体レーザ装置を動作させて活性層４３でレーザ発振を生
じさせ、共振器端面におけるレーザ光の吸収による活性
層４３の局部的発熱により加熱処理を行ってもよい。い
ずれの加熱処理においても、共振器端面近傍における活
性層のＧａ原子がＳｉＯ2 端面保護膜５１にとり込まれ
て、無秩序化により窓構造が形成されることは前述の通
りである。また、電流ブロック層４５、４５が存在しな
い半導体レーザ装置の製造にもこの発明の製造方法を適
用することができる。図３の半導体レーザ装置は特に光
デイスク装置に使用するのに適している。
熱処理としては、上記共振器端面の外部から加熱しても
よいし、図１および図２の製造方法に関して説明したよ
うに、電極４７、４８間に動作電流を流して、当該半導
体レーザ装置を動作させて活性層４３でレーザ発振を生
じさせ、共振器端面におけるレーザ光の吸収による活性
層４３の局部的発熱により加熱処理を行ってもよい。い
ずれの加熱処理においても、共振器端面近傍における活
性層のＧａ原子がＳｉＯ2 端面保護膜５１にとり込まれ
て、無秩序化により窓構造が形成されることは前述の通
りである。また、電流ブロック層４５、４５が存在しな
い半導体レーザ装置の製造にもこの発明の製造方法を適
用することができる。図３の半導体レーザ装置は特に光
デイスク装置に使用するのに適している。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、この発明の半導体レーザ
装置の製造方法によれば、高温において半導体超格子構
造からなるＭＱＷ活性層の一部を無秩序化する作用をも
った物質を含む薄膜を、半導体レーザ装置の共振器端面
に形成し、該半導体レーザ装置、好ましくは無秩序化す
べき共振器端面の領域を局部的に加熱することにより、
上記共振器端面近傍の半導体超格子構造を局部的に且つ
自己整列的に無秩序化することができる。従って、共振
器端面近傍以外の活性層を構成する半導体超格子構造が
無秩序化されることは全くないので、結晶成長により形
成された結晶組成通りの波長のレーザ光が得られるよう
にレーザ発振波長を精度よく制御することができる。ま
た、この発明の製造方法によれば、窓領域の幅（無秩序
化領域５２、５３の深さａ）を０．１μｍ乃至３μｍの
範囲で任意にしかも容易に設定することができ、非点収
差が小さい優れたレーザ特性をもった半導体レーザ装置
を得ることができる。
装置の製造方法によれば、高温において半導体超格子構
造からなるＭＱＷ活性層の一部を無秩序化する作用をも
った物質を含む薄膜を、半導体レーザ装置の共振器端面
に形成し、該半導体レーザ装置、好ましくは無秩序化す
べき共振器端面の領域を局部的に加熱することにより、
上記共振器端面近傍の半導体超格子構造を局部的に且つ
自己整列的に無秩序化することができる。従って、共振
器端面近傍以外の活性層を構成する半導体超格子構造が
無秩序化されることは全くないので、結晶成長により形
成された結晶組成通りの波長のレーザ光が得られるよう
にレーザ発振波長を精度よく制御することができる。ま
た、この発明の製造方法によれば、窓領域の幅（無秩序
化領域５２、５３の深さａ）を０．１μｍ乃至３μｍの
範囲で任意にしかも容易に設定することができ、非点収
差が小さい優れたレーザ特性をもった半導体レーザ装置
を得ることができる。
【図１】この発明の半導体レーザ装置の製造方法の第１
の実施例によって製造された半導体レーザ装置の断面構
造を示す図である。
の実施例によって製造された半導体レーザ装置の断面構
造を示す図である。
【図２】この発明の半導体レーザ装置の製造方法の第１
の実施例において、超格子構造が無秩序化される前の状
態を示す断面構造図である。
の実施例において、超格子構造が無秩序化される前の状
態を示す断面構造図である。
【図３】この発明の半導体レーザ装置の製造方法の第２
の実施例によって製造された半導体レーザ装置の斜視図
である。
の実施例によって製造された半導体レーザ装置の斜視図
である。
【図４】従来の製造方法によって作られた半導体レーザ
装置の一例を示す断面構造図である。
装置の一例を示す断面構造図である。
【図５】図４に示す構造の半導体レーザ装置を製造する
従来の製造方法の工程を示す断面構造図である。
従来の製造方法の工程を示す断面構造図である。
【図６】図４に示す構造の半導体レーザ装置を製造する
従来の製造方法における図５の工程に後続する工程を示
す断面構造図である。
従来の製造方法における図５の工程に後続する工程を示
す断面構造図である。
【図７】従来の半導体レーザ装置の製造方法において、
超格子構造を無秩序化する方法の例を示す説明図であ
る。
超格子構造を無秩序化する方法の例を示す説明図であ
る。
【図８】従来の製造方法によって作られた半導体レーザ
装置の他の例を示す斜視図である。
装置の他の例を示す斜視図である。
３１、４１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ３２、４２ ｎ−ＡｌＧａＡｓ 下クラッド層 ３３、４３ ＧａＡａ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造活性層 ３４、４４ ｐ−ＡｌＧａＡｓ 上クラッド層 ３５、４６ ｐ−ＧａＡｓ コンタクト層 ４５ ｎ−ＧａＡｓ 電流ブロック層 ３６Ａ、３６Ｂ ＺｎＯ 膜 ３７Ａ、３７Ｂ 無秩序化領域 ３８Ａ、３８Ｂ 共振器端面 ４９、５０ ＳｉＯ2 膜 ５１ 端面保護膜 ５２、５３ 無秩序化領域
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上に下クラッド層、半導体超格子構
造からなる活性層、上クラッド層、コンタクト層をこの
順序で形成する工程と、高温において上記半導体超格子
構造からなる活性層の一部を無秩序化する作用をもった
物質を含む薄膜を共振器端面に形成する工程と、少なく
とも上記共振器端面を加熱処理して該共振器端面近傍の
半導体超格子構造を無秩序化して窓領域を構成する工程
とを含む半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項２】 基板上に下クラッド層、半導体超格子構
造からなる活性層、上クラッド層、コンタクト層をこの
順序で形成する工程と、高温において上記半導体超格子
構造からなる活性層の一部を無秩序化する作用をもった
物質を含む薄膜を共振器端面に形成する工程と、上記基
板とコンタクト層との間に所定の大きさの電流を通じて
レーザ発振させ、上記共振器端面近傍において自ら発生
するレーザ光が吸収されることによる集中的な発熱によ
り上記薄膜から上記半導体超格子構造を無秩序化する物
質を上記共振器端面近傍の半導体超格子構造中に拡散さ
せ、それによって上記共振器端面近傍の半導体超格子構
造を無秩序化して窓領域を構成する工程とを含む半導体
レーザ装置の製造方法。 - 【請求項３】 基板およびコンタクト層としてＧａＡ
ｓ、ＩｎＰのうちのいずれかが使用され、下クラッド層
および上クラッド層としてＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡ
ｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＡ
ｓのうちのいずれかが使用され、活性層としてＧａＡｓ
／ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ、ｌｎＰ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＰ／Ａｌ
ＧａｌｎＡｓのうちのいずれかが使用され、共振器端面
に形成される薄膜としてＺｎＯ、ＣｄＯ、ＭｇＯ、Ｂｅ
Ｏ、その他のドーパントが使用されることを特徴とする
請求項１または２記載の半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項４】 基板上に下クラッド層、Ｇａを含む半導
体超格子構造からなる活性層、上クラッド層、コンタク
ト層をこの順序で形成する工程と、共振器端面にＳｉＯ
2 膜を形成する工程と、少なくとも上記共振器端面を加
熱処理して該共振器端面近傍の半導体超格子構造中のＧ
ａ原子が上記ＳｉＯ2 膜中に取り込まれることにより上
記共振器端面近傍の半導体超格子構造を無秩序化して窓
領域を構成する工程とを含む半導体レーザ装置の製造方
法。 - 【請求項５】 基板およびコンタクト層としてＧａＡ
ｓ、ＩｎＰのうちのいずれかが使用され、下クラッド層
および上クラッド層としてＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡ
ｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＡ
ｓのうちのいずれかが使用され、活性層としてＧａＡｓ
／ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＰ／Ａｌ
ＧａＩｎＡｓのうちのいずれかが使用されることを特徴
とする請求項４記載の半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項６】 基板上に下クラッド層、Ｇａを含む半導
体超格子構造からなる活性層、上クラッド層、電流ブロ
ック層、コンタクト層を順次形成する工程と、共振器端
面にＳｉＯ2 膜を形成する工程と、少なくとも上記共振
器端面を加熱処理して該共振器端面近傍の半導体超格子
構造中のＧａ原子が上記ＳｉＯ2 膜中に取り込まれるこ
とにより上記共振器端面近傍の半導体超格子構造を無秩
序化して窓領域を構成する工程とを含む半導体レーザ装
置の製造方法。 - 【請求項７】 基板、コンタクト層および電流ブロック
層としてＧａＡｓ、ＩｎＰのうちのいずれかが使用さ
れ、下クラッド層および上クラッド層としてＡｌＧａＡ
ｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、
ＡｌＧａＩｎＡｓのうちのいずれかが使用され、活性層
としてＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡ
ｓ、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＩｎ
Ｐ、ＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＡｓのうちのいずれかが使用
されることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10951991A JPH0567835A (ja) | 1990-09-13 | 1991-05-15 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24501790 | 1990-09-13 | ||
| JP2-245017 | 1990-09-13 | ||
| JP10951991A JPH0567835A (ja) | 1990-09-13 | 1991-05-15 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0567835A true JPH0567835A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=26449260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10951991A Pending JPH0567835A (ja) | 1990-09-13 | 1991-05-15 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0567835A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6852035B2 (en) | 2001-09-27 | 2005-02-08 | Yoichi Tsugane | Welding bellows capable of absorbing torsion |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01319981A (ja) * | 1988-06-21 | 1989-12-26 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| JPH02154492A (ja) * | 1988-12-06 | 1990-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | 窓構造半導体レーザ装置 |
-
1991
- 1991-05-15 JP JP10951991A patent/JPH0567835A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01319981A (ja) * | 1988-06-21 | 1989-12-26 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| JPH02154492A (ja) * | 1988-12-06 | 1990-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | 窓構造半導体レーザ装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6852035B2 (en) | 2001-09-27 | 2005-02-08 | Yoichi Tsugane | Welding bellows capable of absorbing torsion |
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